基于激光多普勒测速仪的惯导系统行进间初始对准方法

摘要

本申请涉及一种基于激光多普勒测速仪的惯导系统行进间初始对准方法。所述方法包括：在地心惯性坐标系和当地导航坐标系下，基于激光多普勒测速仪的速度测量值、比力方程和姿态方向余弦矩阵估计，建立捷联惯导系统对准过程的过程模型和测量模型。以惯导设备的姿态误差、陀螺零偏漂移、加速度计零偏漂移，以及激光多普勒测速仪的安装角误差和刻度系数误差为分量构建状态向量，建立鲁棒平方根无迹四元数估计器，得到状态向量的预测值对捷联惯导系统进行行进间初始对准。上述方法的过程模型和测量模型利用激光多普勒测速仪的高精度速度输出，在初始对准中考虑惯性测量单元误差，以及激光多普勒测速仪的安装倾角和刻度系数，能提高姿态估计精度。

说明书

技术领域

本申请涉及组合导航技术领域，特别是涉及一种基于激光多普勒测速仪的惯导系统行进间初始对准方法。

背景技术

在整个导航过程中，初始对准精度的高低直接关系到惯导工作性能的好坏。现有的对准方式有传递对准，静基座对准以及行进间对准等。传递对准需要高精度的惯导作为参考，一般用于大型船舶或者某些特殊应用场合。静基座对准是高精度惯导常用的对准方式，需要载体在对准过程中保持静止。这使得静基座对准虽然有着很高的精度，但限制了载体的机动性，不能做到随用随走。行进间对准能够使惯导在运动情况下完成系统初始化，对于提高载体机动能力有着重要作用。与静基座对准不同，行进间对准需要外部设备来提供载体运动信息来对惯导系统的输出进行补偿和校正。

现阶段利用GPS提供精确的速度与位置信息来行进间初始对准最为普遍，但利用GPS有如下缺点：（1）GPS信号不稳定，GPS接收机抗干扰能力较差且GPS信号易被高大建筑物或者树木遮挡；（2）GPS是美国研制的第二代卫星导航系统，是一种非自主式系统，具有高度不可控性。虽然我国北斗卫星导航系统已经组网完成，但它同样是非自主的。此外，里程计也可以为车辆提供速度和里程信息，用里程计辅助的行进间初始对准具有完全自主的特点，因此被广泛采用，由于里程计的测量结果与车辆的车轮周长有关，并且车轮的周长受到车轮温度、压强以及磨损状况的影响，因此测量精度较低，另外车轮打滑、跳动也会使里程计的测量结果出现较大偏差。

激光多普勒测速仪是一种新型的速度传感器，能够实时提供精确的载体对地速度，因此利用激光多普勒测速仪辅助的行进间初始对准比里程计辅助的行进间初始对准有着更高的精度。由于激光多普勒测速仪辅助的行进间初始对准是完全自主的，因此比起GPS辅助的行进间初始对准有着更高抗干扰能力。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于激光多普勒测速仪的惯导系统行进间初始对准方法。

一种基于激光多普勒测速仪的惯导系统行进间初始对准方法，包括：

在地心惯性坐标系和当地导航坐标系下，基于激光多普勒测速仪的速度测量值和姿态方向余弦矩阵估计，建立捷联惯导系统对准过程的过程模型。

基于比力方程式建立捷联惯导系统对准过程的测量模型。其中，激光多普勒测速仪的速度表示为刻度系数误差和安装角误差的函数。

以惯导设备的姿态误差、陀螺零偏漂移、加速度计零偏漂移，以及激光多普勒测速仪的安装角误差和刻度系数误差为分量构建状态向量，建立鲁棒平方根无迹四元数估计器。

使用鲁棒平方根无迹四元数估计器得到状态向量的预测值，根据预测值的姿态误差分量、陀螺零偏漂移分量和加速度计零偏漂移分量对捷联惯导系统进行行进间初始对准。

其中一个实施例中，捷联惯导系统对准过程的过程模型为：

其中，

其中一个实施例中，基于激光多普勒测速仪的速度计算在n系中观察到的n系绕i系的转动角速度的方式包括：

其中，

其中一个实施例中，捷联惯导系统对准过程的测量模型为：

其中，

其中，m系为基于激光多普勒测速仪建立的坐标系，

其中一个实施例中，鲁棒平方根无迹四元数估计器的k时刻的状态向量为：

其中，

其中，

其中一个实施例中，鲁棒平方根无迹四元数估计器对协方差矩阵的平方根处理为：

其中一个实施例中，鲁棒平方根无迹四元数估计器对测量噪声协方差矩阵的自适应处理为：

其中

根据预测值的俯仰角误差分量、航向角误差分量和刻度系数误差分量，对激光多普勒测速仪的安装角误差和刻度系数误差进行校正。

一种基于激光多普勒测速仪的惯导系统行进间初始对准装置，包括：

过程模型构建模块，用于在地心惯性坐标系和当地导航坐标系下，基于激光多普勒测速仪的速度测量值和姿态方向余弦矩阵估计，建立捷联惯导系统对准过程的过程模型。

测量模型构建模块，用于基于比力方程式建立捷联惯导系统对准过程的测量模型。其中，激光多普勒测速仪的速度表示为刻度系数误差和安装角误差的函数。

鲁棒平方根无迹四元数估计器构建模块，用于以惯导设备的姿态误差、陀螺零偏漂移、加速度计零偏漂移，以及激光多普勒测速仪的安装角误差和刻度系数误差为分量构建状态向量，建立鲁棒平方根无迹四元数估计器。

行进间初始对准模块，用于使用鲁棒平方根无迹四元数估计器得到状态向量的预测值，根据预测值的姿态误差分量、陀螺零偏漂移分量和加速度计零偏漂移分量对捷联惯导系统进行行进间初始对准。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

在地心惯性坐标系和当地导航坐标系下，基于激光多普勒测速仪的速度测量值和姿态方向余弦矩阵估计，建立捷联惯导系统对准过程的过程模型。

基于比力方程式建立捷联惯导系统对准过程的测量模型。其中，激光多普勒测速仪的速度表示为刻度系数误差和安装角误差的函数。

以惯导设备的姿态误差、陀螺零偏漂移、加速度计零偏漂移，以及激光多普勒测速仪的安装角误差和刻度系数误差为分量构建状态向量，建立无迹四元数估计器。

使用鲁棒平方根无迹四元数估计器得到状态向量的预测值，根据预测值的姿态误差分量、陀螺零偏漂移分量和加速度计零偏漂移分量对捷联惯导系统进行行进间初始对准。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

在地心惯性坐标系和当地导航坐标系下，基于激光多普勒测速仪的速度测量值和姿态方向余弦矩阵估计，建立捷联惯导系统对准过程的过程模型。

基于比力方程式建立捷联惯导系统对准过程的测量模型。其中，激光多普勒测速仪的速度表示为刻度系数误差和安装角误差的函数。

以惯导设备的姿态误差、陀螺零偏漂移、加速度计零偏漂移，以及激光多普勒测速仪的安装角误差和刻度系数误差为分量构建状态向量，建立鲁棒平方根无迹四元数估计器。

使用鲁棒平方根无迹四元数估计器得到状态向量的预测值，根据预测值的姿态误差分量、陀螺零偏漂移分量和加速度计零偏漂移分量对捷联惯导系统进行行进间初始对准。

与现有技术相比，上述一种基于激光多普勒测速仪的惯导系统行进间初始对准方法、装置、计算机设备和存储介质，在地心惯性坐标系和当地导航坐标系下，基于激光多普勒测速仪的速度测量值和姿态方向余弦矩阵估计，建立捷联惯导系统对准过程的过程模型。基于比力方程式建立捷联惯导系统对准过程的测量模型。以惯导设备的姿态误差、陀螺零偏漂移、加速度计零偏漂移，以及激光多普勒测速仪的安装角误差和刻度系数误差为分量构建状态向量，建立鲁棒平方根无迹四元数估计器。使用鲁棒平方根无迹四元数估计器得到状态向量的预测值，根据预测值的姿态误差分量、陀螺零偏漂移分量和加速度计零偏漂移分量对捷联惯导系统进行行进间初始对准。本申请在过程模型和测量模型中均直接利用了激光多普勒测速仪的高精度速度输出，能够提高鲁棒平方根无迹四元数估计器对载体姿态的估计精度；此外，在行进间初始对准的过程中不仅考虑了惯性测量单元的误差，还考虑了激光多普勒测速仪的安装倾角和刻度系数的影响并进行了估计，提高了姿态估计的精度。

附图说明

图1为一个实施例中一种基于激光多普勒测速仪的惯导系统行进间初始对准方法的流程示意图；

图2为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

捷联惯导系统在使用时，将激光多普勒测速仪安装在车上合适的位置，以便测速仪的光斑能有效的打在地面上，并实时输出车辆的速度信息。惯性测量单元经过初始标定后得到陀螺和加速度计的零偏、安装误差角以及刻度系数误差，并将惯性测量单元安装在车辆后轮轴中央。向捷联惯导系统输入初始的位置信息后，车辆开始运动，利用运动的前十分钟进行行进间初始对准，也可以根据需要调整行进间初始对准的时间，在整个对准过程中无需用到GPS的信息，是一种完全自主的行进间对准过程。

本申请将整个行进间初始对准分为过程模型和测量模型的构建与鲁棒平方根无迹四元数估计过程两个过程，其中过程模型和测量模型的构建过程将激光多普勒测速仪的安装误差和刻度系数误差考虑进去构建更加完备的测量模型并采用了一种更加完备的过程模型。鲁棒平方根无迹四元数估计过程提出了一种鲁棒平方根无迹四元数估计方法，该方法避免了传统无迹四元数估计方法带来的协方差矩阵非正定问题、收敛速度慢的问题以及鲁棒性不高的问题，这将提高对准精度。与传统基于姿态确定的对准方法不同，本申请提出的对准方法有着更高的对准精度与鲁棒性，并能对激光多普勒测速仪的安装误差和刻度系数进行标定。与传统的姿态确定方法相比，本申请能够处理模型中的噪声并且还能估计除姿态以外的其他参数，这能够减小实际中的噪声干扰，并且在过程模型和测量模型中均利用了激光多普勒测速仪的输出而不是近似值，这大大提高了估计精度。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种基于激光多普勒测速仪的惯导系统行进间初始对准方法，包括以下步骤：

步骤102，在地心惯性坐标系和当地导航坐标系下，基于激光多普勒测速仪的速度测量值和姿态方向余弦矩阵估计，建立捷联惯导系统对准过程的过程模型。

首先，根据姿态矩阵的链式法则对姿态矩阵进行分解：

其中，

传统对准方案中的过程模型为

由于在未对准情况下，激光多普勒测速仪辅助的捷联惯导系统不能获得准确的实时地速和位置，因此在传统方案中需要对

其中，

由于激光多普勒测速仪提供的载体速度在整个对准过程中起着至关重要的作用，因此本实施例在过程模型中加入测速仪的速度。具体地，将初始时刻的b系表示为惯性系i系建立过程模型：

步骤104，基于比力方程式建立捷联惯导系统对准过程的测量模型。其中，激光多普勒测速仪的速度表示为刻度系数误差和安装角误差的函数。

对比力方程式

其中，

步骤106，以惯导设备的姿态误差、陀螺零偏漂移、加速度计零偏漂移，以及激光多普勒测速仪的安装角误差和刻度系数误差为分量构建状态向量，建立鲁棒平方根无迹四元数估计器。

本实施例设计的鲁棒平方根无迹四元数估计器采用姿态误差、陀螺零偏漂移、加速度计零偏漂移、激光多普勒测速仪俯仰角误差、激光多普勒测速仪航向角误差以及激光多普勒测速仪刻度系数误差作为状态量。步骤106可以进一步详细描述为：

1）构建状态向量为：

其中，

2）根据状态向量和相应的协方差矩阵，作SUT变换，其采样方程为：

期望和协方差矩阵的加权权重

其中，

3）经过SUT变换得到的采样点可分为姿态部分非姿态部分。

利用（8）式的逆过程将姿态部分用误差四元数表示，即

4）通过将误差四元数乘以当前估计值来定义新的基于四元数的sigma点，定义一组新的采样点

5）利用预测四元数得到新的误差四元数

利用（8）式得到误差四元数的修正罗德里格斯参数形式。新的状态向量预测值的

6）状态预测和协方差为

7）利用状态预测值和协方差的平方根形式重复（2.2）-（2.3）过程，并利用得到的误差四元数乘以状态预测值来定义新的基于四元数的sigma点

定义新的采样点为

8）（21）式中的sigma点通过测量模型（3）式传播，得到鲁棒平方根无迹四元数估计器的观测量

得到预测的观测值后，通过加权求和得到系统预测的均值以及协方差：

9）定义新息矢量为：

对测量噪声协方差矩阵进行自适应：

其中

10）然后进行量测更新：

11）最后进行姿态更新，（32）式可以写为

最后将

步骤108，使用鲁棒平方根无迹四元数估计器得到状态向量的预测值，根据预测值的姿态误差分量、陀螺零偏漂移分量和加速度计零偏漂移分量对捷联惯导系统进行行进间初始对准。

步骤110，根据预测值的俯仰角误差分量、航向角误差分量和刻度系数误差分量，对激光多普勒测速仪的安装角误差和刻度系数误差进行校正。

本实施例提供的一种基于激光多普勒测速仪的惯导系统行进间初始对准方法具有以下优势：

1）所提出的鲁棒平方根无迹四元数估计器的过程模型和测量模型中均直接利用了激光多普勒测速仪的高精度速度输出，而不是只利用惯导本身的速度，提高了无迹四元数估计器对姿态的估计精度。

2）在行进间初始对准的过程中采用了基于姿态估计的方法而不是寻常的基于姿态确定的方法，在对姿态进行估计的同时还充分估计了其他误差参数，提高了姿态估计的准确性。

3）在行进间初始对准的过程中不仅仅考虑了惯性测量单元的误差，还考虑了激光多普勒测速仪的安装倾角和刻度系数的影响并进行了估计，对准过程中所估计的激光多普勒测速仪安装倾角和刻度系数可作为后续过程的的初始值，无需再另外获得初值或者另设初值，并基于对准的结果在后续过程中实时反馈校正，提高了姿态估计的精度。

4）传统方案在对准过程中的初值有着很大误差，且对准过程中存在许多近似，因此对准过程会产生较大的位置误差与速度误差。本实施例没有采用传统方案中估计恒定初始姿态

5）使用了激光多普勒测速仪来辅助捷联惯导系统进行行进间初始对准，比使用GPS辅助的行进间对准有着更高的抗干扰能力和自主性，比使用里程计辅助的行进间对准有着更高的对准精度。

6）鲁棒平方根无迹四元数估计器与传统的无迹四元数估计器相比有着更好的鲁棒性和稳定性，避免了无迹卡尔曼滤波可能导致的协方差矩阵非正定问题，并使收敛速度大大提升。

应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，提供了一种基于激光多普勒测速仪的惯导系统行进间初始对准装置，包括：

过程模型构建模块，用于在地心惯性坐标系和当地导航坐标系下，基于激光多普勒测速仪的速度测量值和姿态方向余弦矩阵估计，建立捷联惯导系统对准过程的过程模型。

测量模型构建模块，用于基于比力方程式建立捷联惯导系统对准过程的测量模型。其中，激光多普勒测速仪的速度表示为刻度系数误差和安装角误差的函数。

鲁棒平方根无迹四元数估计器构建模块，用于以惯导设备的姿态误差、陀螺零偏漂移、加速度计零偏漂移，以及激光多普勒测速仪的安装角误差和刻度系数误差为分量构建状态向量，建立鲁棒平方根无迹四元数估计器。

行进间初始对准模块，用于使用鲁棒平方根无迹四元数估计器得到状态向量的预测值，根据预测值的姿态误差分量、陀螺零偏漂移分量和加速度计零偏漂移分量对捷联惯导系统进行行进间初始对准。

其中一个实施例中，过程模型构建模块建立的过程模型为：

其中，

其中一个实施例中，过程模型构建模块用于基于激光多普勒测速仪的速度计算在n系中观察到的n系绕i系的转动角速度为：

其中，

其中一个实施例中，测量模型构建模块建立的测量模型为：

其中，

其中，m系为基于激光多普勒测速仪建立的坐标系，

其中一个实施例中，鲁棒平方根无迹四元数估计器构建模块建立的状态向量为：

其中，

其中，

其中一个实施例中，鲁棒平方根无迹四元数估计器构建模块对协方差矩阵的平方根处理为：

其中一个实施例中，鲁棒平方根无迹四元数估计器对测量噪声协方差矩阵的自适应处理为：

其中

其中一个实施例中，还包括激光多普勒测速仪标定模块，用于根据预测值的俯仰角误差分量、航向角误差分量和刻度系数误差分量，对激光多普勒测速仪的安装角误差和刻度系数误差进行校正。

关于一种基于激光多普勒测速仪的惯导系统行进间初始对准装置的具体限定可以参见上文中对于一种基于激光多普勒测速仪的惯导系统行进间初始对准方法的限定，在此不再赘述。上述一种基于激光多普勒测速仪的惯导系统行进间初始对准装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图2所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于激光多普勒测速仪的惯导系统行进间初始对准方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图2中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

在地心惯性坐标系和当地导航坐标系下，基于激光多普勒测速仪的速度测量值和姿态方向余弦矩阵估计，建立捷联惯导系统对准过程的过程模型。

基于比力方程式建立捷联惯导系统对准过程的测量模型。其中，激光多普勒测速仪的速度表示为刻度系数误差和安装角误差的函数。

以惯导设备的姿态误差、陀螺零偏漂移、加速度计零偏漂移，以及激光多普勒测速仪的安装角误差和刻度系数误差为分量构建状态向量，建立无迹四元数估计器。

使用无迹四元数估计器得到状态向量的预测值，根据预测值的姿态误差分量、陀螺零偏漂移分量和加速度计零偏漂移分量对捷联惯导系统进行行进间初始对准。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：建立过程模型为：

其中，

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：基于激光多普勒测速仪的速度计算在n系中观察到n系绕i系的转动角速度为：

其中，

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：建立测量模型为：

其中，

其中，m系为基于激光多普勒测速仪建立的坐标系，

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：建立状态向量为：

其中，

其中，

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：对协方差矩阵的平方根处理为：

其中一个实施例中，鲁棒平方根无迹四元数估计器对测量噪声协方差矩阵的自适应处理为：

其中

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

在地心惯性坐标系和当地导航坐标系下，基于激光多普勒测速仪的速度测量值和姿态方向余弦矩阵估计，建立捷联惯导系统对准过程的过程模型。

基于比力方程式建立捷联惯导系统对准过程的测量模型。其中，激光多普勒测速仪的速度表示为刻度系数误差和安装角误差的函数。

以惯导设备的姿态误差、陀螺零偏漂移、加速度计零偏漂移，以及激光多普勒测速仪的安装角误差和刻度系数误差为分量构建状态向量，建立鲁棒平方根无迹四元数估计器。

使用鲁棒平方根无迹四元数估计器得到状态向量的预测值，根据预测值的姿态误差分量、陀螺零偏漂移分量和加速度计零偏漂移分量对捷联惯导系统进行行进间初始对准。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：建立过程模型为：

其中，

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：基于激光多普勒测速仪的速度计算在n系中观察到n系绕i系的转动角速度为：

其中，

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：建立测量模型为：

其中，

其中，m系为基于激光多普勒测速仪建立的坐标系，

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：建立状态向量为：

其中，

其中，

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：对协方差矩阵的平方根处理为：

其中一个实施例中，鲁棒平方根无迹四元数估计器对测量噪声协方差矩阵的自适应处理为：

其中

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。